白令海北部表层沉积物中的生源组分分布特征及其古海洋学意义

对中国首次和第3次北极科学考察在白令海北部所采取的29个表层沉积物中的TOC、生源Opal和CaCO3含量等进行了研究,结果发现,TOC的高值出现在外陆架至中陆架区,其次为海盆区,白令海峡至内陆架最低;Opal的高值出现在海盆至陆坡边缘区,其次为外陆架至中陆架,白令海峡至内陆架最低;CaCO3的高值出现在内陆架至中陆架区,外陆架至海盆最低。外陆架至中陆架区高的TOC和Opal与该区现代上层水体中较高的叶绿素浓度和营养盐含量有关,反映了上层水体季节性的浮游植物勃发和高的初级生产力。内陆架至中陆架区域相对高的CaCO3可能与浮游植物颗石藻Emiliania huxleyi长期持续的勃发有关,而外陆架至海盆低的CaCO3可能与CaCO3溶解作用相关。外陆架和中陆架高的TOC和Opal可能来源于浮游生物的勃发和有机碳的输入。它们的Corg/N值介于6~9之间,说明其有机质主要来源于海洋自生的沉积,有机碳的输入可能受生物泵的控制。TOC和Opal的相关性分析显示了较高的相关系数(0.71),反映有机碳与硅藻关系密切,硅藻等浮游植物的初级生产力可能控制着生物泵对碳的吸收和释放。     

末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架的海冰变化

本文通过高分辨率粒度分析,研究了鄂霍次克海北部陆架LV87-54-1岩芯记录的海冰活动历史。利用AnalySize程序对粒度数据进行端元分析,提取了3个端元,并将EM3作为海冰指标。EM3含量结果表明,末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架以活动性海冰覆盖为主。末次冰盛期和海因里希冰阶1期（HS 1）时EM3含量最高,指示海冰活动强烈。冰期时北半球中高纬度气候变冷与北极涛动负相位是导致海冰大规模扩张的主要控制机制,东亚夏季风减弱与黑龙江入海径流量的减少促使鄂霍次克海生成更多的海冰。自波令−阿勒罗德间冰阶开始以来,鄂霍次克海北部陆架海冰生成急剧减少,在新仙女木时期海冰曾出现微弱峰值,随后又快速下降。自全新世以来,受北半球中高纬度气候变暖、秋季太阳辐射量升高、北极涛动正相位和东亚夏季风的增强共同影响,EM3含量一直稳定在较低水平,鄂霍次克海海冰的生成受到明显抑制。     

48ka以来日本海古生产力和古氧化还原环境变化的地球化学记录

通过对日本海Ulleung盆地KCES-1孔元素地球化学分析,探讨了过去48 ka以来日本海古生产力和古氧化还原环境的变化规律和影响因素。多种替代指标质量累积速率(总有机碳、CaCO3,磷、过剩钡、镉含量)显示日本海古生产力自48 ka以来发生了显著的变化。在48~18 ka低海平面和有限的水体交换导致表层水古生产力相对较低。在18~11 ka随着海平面的上升,富营养盐水团(亲潮和东海沿岸流水团)的流入导致古生产力逐渐增大,在12.6~11.5 ka古生产力达到最大值。在全新世对马暖流成为影响古生产力变化的重要因素,并且自5 ka以来古生产力保持相对稳定。古氧化还原替代指标(总有机碳、钼、铀、锰、碳与硫含量之比、自生铀、自生钼含量)显示在12~9 ka日本海底层水可能为无氧环境。古生产力高和底层水体有限的交换是诱发底层水缺氧的主要因素,而这又与全球气候变化和海平面变化有关。     

东印度洋近20 ka以来的生物硅记录及其古生产力意义

通过对东印度洋钻孔CJ01-185的生物硅来探讨东印度洋古生产力的变化和古气候演化的响应。CJ01-185钻孔的生物硅含量在末次冰期最低,为0.86%;而到了全新世晚期生物硅含量达到1.89%。全新世晚期生物硅的堆积速率明显大于末次冰期。随着全新世海平面的快速上升,巽他海峡贯通,来自爪哇海的陆源物质输入到东印度洋,导致全新世的生物硅含量和生物硅的堆积速率增加。研究表明：巽他海峡贯通前,研究区的古生产力主要受东南季风变化和上升流的活动影响;而巽他海峡贯通后,古生产力很明显受到陆源物质输入的控制,东南季风变化和上升流的影响较弱。     

楚科奇海陆坡ARC5-M06柱样晚更新世以来黏土矿物组成变化的古环境意义

对中国第5次北极科学考察采自楚科奇海陆坡的ARC5-M06柱样进行粒度、冰筏碎屑、碎屑矿物、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海陆坡晚更新世MIS3期以来的沉积地层框架。ARC5-M06柱黏土矿物组合类型为伊利石(66%)-绿泥石(22%)-高岭石(9%)-蒙皂石(3%)组合,与北冰洋边缘海表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,MIS3期以来楚科奇海陆坡除MIS3期晚期黏土矿物陆源主要来自北美大陆的加拿大马更些河入海物质及少量太平洋水团携入的北美育空河入海物质外,其他时期均主要来自于东西伯利亚海的输入;自MIS2末次盛冰期以来,陆坡与海盆的黏土矿物源区发生了改变,陆坡主要来自于东西伯利亚海的输入,海盆主要来自于北美大陆物源输入,受波弗特海的输入影响较大。     

西太平洋暖池核心区MIS 7期以来的古生产力变化:类ENSO式过程的响应

对取自热带西太平洋暖池核心区的WP7岩心进行了底栖有孔虫和钙质超微化石研究。在利用氧同位素曲线对比和AMS14C测年数据进行地层划分的基础上,依据底栖有孔虫和钙质超微化石指标,分析了距今近250ka以来区域生产力和上层海水结构的演变特征,探讨了其控制因素和所指示的古海洋学意义。计算结果显示WP7岩心所在的暖池核心区约在距今250ka以来初级生产力在冰期(MIS6期、4期和2期)高,在间冰期(MIS7期、5期、3期和1期)低,表明该区古生产力在长的轨道时间尺度上受北半球高纬度冰量变动的影响。钙质超微化石下透光带属种Flori-sphaera profunda百分含量指示的温跃层深度变化表明冰期温跃层浅、间冰期温跃层加深,这说明类ENSO式变化导致的冰期—间冰期温跃层深度波动可能是MIS7期以来暖池核心区古生产力在冰期高而在间冰期显著降低的直接控制因素。     

末次盛冰期以来南海西北陆坡沉积物来源及其常微量元素对古气候变化的响应

基于有孔虫AMS~(14)C测年的年代框架,通过对南海西北陆坡ZK2岩芯沉积物粒度、常微量和稀土元素的分析,探讨了南海西北陆坡末次盛冰期以来的沉积物来源及其对古气候的响应。研究结果显示,ZK2孔沉积物可划分为2个沉积单元:Ⅰ层(0～11.6 ka BP)为全新世沉积,Ⅱ层(11.6～28 ka BP)为末次冰期沉积。通过对其物源进行判别,可得南海西北陆坡的沉积物元素主要为陆源元素组合,且以长英质物源为主,主要来自于海南岛和珠江,红河和湄公河对其贡献相对较少。根据其典型常微量元素比值同其它古气候参数的对比,发现从末次盛冰期到末次冰消期气候逐渐变得温暖,源区的化学风化作用不断增强,到全新世时气候呈现由冷干变为暖湿,其在7.3ka BP达到顶峰,然后又变为冷干的状态。东亚夏季风的强度变化同30°N夏季日照辐射量相一致,说明其主要受北半球夏季太阳辐射的驱动。     

南海北部31 ka以来GDGTs组成及其对古温度和季风变化的响应

南海因受到高纬度气候、低纬度大洋以及东亚季风等多种因素的影响而成为研究古温度和季风变化的理想区域。本文通过研究QH-CL11柱状沉积物的GDGTs组成、含量变化特征及其延伸的86个碳原子的四醚指标(TEX₈₆^H),分析南海北部GDGTs来源,并定量计算QH-CL11柱状沉积物记录的海洋表面温度(SST),从而探讨31 ka以来南海北部古温度变化的驱动机制。通过甲烷指数和支链/异戊二烯类指标等,确定isoGDGTs主要来自于奇古菌,适用于古温度重建。TEX₈₆^H温度显示出明显的冰期一间冰期旋回,与南海北部有孔虫和UK’₃₇ SSTs具有很好的相似性。出现在TEX₈₆^H SST中的海因里希冷事件(H1-3)和Bφlling-Allerod暖期之前的温度大幅度上升事件(14.6 ka)反映了高纬度气候对南海的影响。南海SSTs和北太平洋MD01-2421 U^K’₃₇SST的差异(△SST5)可以用...     

南极半岛Bransfield海峡6 kaBP以来的古气候变化及其对ENSO的响应

南极半岛是对全球变暖最敏感的区域之一,研究其全新世以来的气候变化有助于我们理解南大洋高纬地区的气候变化规律。通过中国第28次南极科学考察在南极半岛Bransfield海峡采集的D1-7岩心样品火山灰丰度统计、粗颗粒组分、粒度组分、硅藻海冰种等研究,重建了该岩心5.83 ka以来的古海洋与古气候变化。该岩心可识别出13个火山灰层,其主要来源于Deception岛,并与附近的火山灰记录有很好的对应关系。该区域粗颗粒组分和粒度组分指示了9次IRD事件(IRD 1-9,年龄分别为0.84、0.97、1.18、1.89、2.05、2.25、2.45、4.46和5.09 ka),在晚全新世,尤其是2.5 ka以来,频繁出现的IRD事件响应于ENSO活动的强弱,ENSO活动显著增强时,向南极半岛输送的水汽增多,进而使得南极半岛冰川不稳定性增加,融化速度加快,冰川的排泄增加。晚全新世3.5 ka以来,硅藻海冰种含量显著增多,指示海冰扩张;同时,分选级粉砂平均粒径的减小指示底流的减弱,反映了晚全新世以来南极半岛区域气候变冷,西风带北移。     

南海东北部下陆坡20 ka以来稀土元素沉积地球化学特征变化及其对物源的指示

本文通过对南海东北部STD235沉积柱状样品稀土元素（REE）分布模式及特征参数的分析,结合主量元素分析结果,探讨了STD235柱状样沉积物REE指示的物质来源及其纵向变化与环境之间的关系。研究结果表明:20 ka以来STD235站位的沉积物具有基本相同的物质来源,以陆源物质输入为主。通过与周边河流沉积物的对比分析发现,STD235柱状样沉积物REE上地壳标准化的配分模式及其特征参数分布与台湾东南部河流沉积物具有密切的亲缘关系,表明该站位陆源物质主要来源于台湾东南部河流输入,进一步的分析表明台西南河流沉积物对该站位也有所贡献,沉积物的搬运过程主要受到了北太平洋深海流及黑潮的影响。沉积物中REE和主量元素的纵向变化指示20 ka以来南海东北部下陆坡的沉积物源区在冰期时风化作用较弱,间冰期则相对增强。该变化与沉积物源区的气候环境变化有关,指示了20 ka以来台湾地区气候由相对冷干向暖湿转变,由此推测20 ka以来台湾岛和华南地区应该受相同环境因素的制约,东亚季风系统是控制该区域环境变化的主因。此外,在约16~13 ka BP的末次冰消期期间,STD235柱状样沉积物中的各项指标都发生了显著的变化,并都指示了风化作用的逐渐增强,代表了该阶段沉积物源区逐渐向暖湿的气候环境转变。     

Paleoceanographic records and sea ice extension history on the slope of the northern Bering Sea over the last 100 ka B.P.

1Introduction TheBeringSea,locatedinthesub-arcticNorth Pacific,playsanimportantroleininfluencingtheevo- lutionaryprocessoftheglobalclimaticsystembecause itsseasonalseaiceisformedinrelativelowerlatitudes (Takahashi,1999).ItisalsoasinkofatmosphericCO2, whichisoriginatedfromtheeffectivebiologicalpump inthissea.Particulatefluxdatameasuredinthesea overthelast10aindicatethattheorganic/inorganic carbonratiowasalwaysgreaterthan1,whichexplains thattheBeingSeaoccupiesasignificantpositionin theproces…     

3.4万年以来南极斯科舍海古生产力演变及其环境制约

本文通过对南极斯科舍海东南部DC-11岩芯生物硅、有机氮、TFe₂O₃与有机氮同位素的年代学分析,重建了该海区3.4万年以来古生产力与环境演变历史。研究结果表明,生物硅、有机氮含量与南极温度变化基本一致,暖期高、冷期低;有机氮同位素值与南大洋海冰变化相吻合,暖期小、冷期大,冷期硝酸盐利用率大于暖期。从末次冰期、末次冰消期至全新世,研究区古生产力与环境变化显著,南极冷倒转等千年尺度的变化明显;海冰在气候、营养盐与古生产力之间起着重要的关联作用。冰期或冷期海冰的加强导致表层水层化加强,深层水及其营养盐的上涌减弱,表层海洋硝酸盐等相对匮乏,生产力降低。研究区现代与全新世铁供应充足,在风尘盛行的末次冰期和冰消期呈过剩状态,明显不同于亚南极。     

北白令海透明胞外聚合颗粒物的含量与来源

透明胞外聚合颗粒物(TEP)是海水中大量存在的黏性颗粒物质,它对于海洋颗粒物的聚集、有机碳的埋藏、食物网物质的传递、痕量金属的清除与迁出等均起着重要作用。本研究开展了夏季北白令海陆架、陆坡和海盆区透明胞外聚合颗粒物含量和分布的研究。结果表明,北白令海TEP含量介于34~628 mg/m3(Xeq)之间,其中陆架、陆坡和海盆区TEP的平均含量分别为240, 145和83 mg/m3(Xeq),整体呈现由陆架向外海降低的趋势。在陆坡和海盆区,TEP含量随着深度的增加而降低,但在陆架近底层水中,观察到TEP高含量的特征,与近底层水高的TSM, POC相对应。TEP与荧光强度、TSM、POC等的关系分析显示,研究海域TEP存在两个来源,其一为海洋上层水体的浮游生物,其主要贡献于陆架上层、陆坡和海盆水体;其二为陆架沉积物的底栖生物,其通过沉积物再悬浮贡献于陆架近底层水。     

北白令海夏季冷水团的分布及其年际变化研究

利用1982-2008年间的高分辨率CTD数据,对夏季位于北白令海陆架底层的冷水团性质及其多年变化进行了研究.结果表明,依据该区域水体在温盐性质上的差异可以分为4类:陆架冷水团(BSW_C),白令海陆坡流水(BSCW),混合变性水(MW),陆架表层暖水(BSW_S).以-1℃,2℃和4℃温度等值线指示水团边界,清楚地将...     

Migration dynamics of Pacific herring (Clupea pallasii) and response to spring environmental variability in the southeastern Bering Sea

In the southeastern Bering Sea, Pacific herring (Clupea pallasii) migrate from the Pribilof Islands region where they overwinter, to the Alaska coast where they spawn in spring. The migration sustains a nearshore commercial fishery that targets roe-bearing females just prior to spawning. Herring also are taken as bycatch in groundfish trawl fisheries, where time and area closures in these fisheries are triggered by herring bycatch caps. Using herring bycatch data collected since the 1970s by National Marine Fisheries Service (NMFS) observers aboard groundfish fishing vessels, a retrospective analysis was conducted to describe the seasonal migration pattern of Pacific herring in the southeastern Bering Sea and to study its spatial and temporal variability. Observed changes in herring catch per unit of effort were compared with variability in climate and oceanographic conditions. The seasonal migration is complex, but annual shifts in migration routes and a possible northward shift of the overwintering grounds was identified. Pre-spawning herring aggregated in different areas depending on whether spawning occurred early or late in spring. The thermal structure of the ocean around the ice edge appears to influence herring migration timing and route as well as spawning date. Thus, on the basis of recent changes in sea-ice extent and duration, we suggest that the herring bycatch savings area that was developed from data collected in the 1980s should be revised to reflect prevailing conditions.     

近3万年来南海北部碳酸盐旋回及古气候意义

选取2005年"海洋四号"在南海北部海域溶跃面之上获得的ZHS-176柱状样品,分析了其碳酸钙的含量,结果表明,南海北部海域近3万年来碳酸盐含量在间冰阶时较高,冰阶时降低,其旋回特征自下而上主要分为5个阶段:(Ⅰ)末次冰期以来,碳酸钙含量偏低;(Ⅱ)冰消期,碳酸钙含量升高,出现第一个高峰;(Ⅲ)早冰后期,碳酸钙含量明显降低,出现低谷;(Ⅳ)中冰后期,碳酸钙含量升高,出现第二个高峰;(Ⅴ)晚冰后期,碳酸钙含量略微降低。ZHS-176柱碳酸盐含量变化总体表现出"大西洋型旋回"的特征,但在早冰后期,尤其是在8.5~7.5 ka B P时出现了一次明显的低钙事件,可能与陆源物质输入增加以及深海溶解作用增强有关。     

白令海北部悬浮体含量分布及其颗粒组分特征

对中国第四次北极科学考察期间在白令海北部获取的海水样品进行悬浮体含量及其颗粒组分特征的分析。结果表明,白令海陆架海区悬浮体含量大体呈现出表层浓度低而底层浓度高的特点。表层海水悬浮体含量在白令海峡西侧和陆架东侧靠近阿拉斯加沿岸含量较高,而底层海水中悬浮体含量则在白令海峡西侧,以及白令海陆架西南部的圣马修岛西北侧较高。陆架流系对底床物质的再悬浮作用致使白令海悬浮颗粒物浓度的高值区多位于近底层海水中。受白令陆坡流沿陆架坡折带输运作用,研究区西南部悬浮体浓度较高。白令海陆架水以及阿纳德尔流携带悬浮颗粒向北输运,使得底层悬浮体浓度呈现出自南向北逐渐减弱的模式。圣劳仑斯岛以北靠近楚科奇半岛一侧海域,受高营养盐的阿纳德尔流的影响,悬浮颗粒物以藻类为主;东侧阿拉斯加沿岸流区悬浮颗粒则以陆源的碎屑矿物为主。     

Phytoplankton composition and its ecological effect in subsurface cold pool of the northern Bering Sea in summer as revealed by HPLC derived pigment signatures

CHEMTAX analysis of high-performance liquid chromatography(HPLC) pigment was conducted to study phytoplankton community structure in the northern Bering Sea shelf, where a seasonal subsurface cold pool emerges. The results showed that fucoxanthin(Fuco) and chlorophyll a(Chl a) were the most abundant diagnostic pigments, with the integrated water column values ranging from 141 to 2 160 μg/m2 and 477 to 5 535 μg/m2, respectively. Moreover, a diatom bloom was identified at Sta. BB06 with the standing stock of Fuco up to 9 214 μg/m3. The results of CHEMTAX suggested that the phytoplankton community in the northern Bering Sea shelf was dominated by diatoms and chrysophytes with an average relative contribution to Chl a of 80% and 12%, respectively, followed by chlorophytes, dinoflagellates, and cryptophytes. Diatoms were the absolutely dominant algae in the subsurface cold pool with a relative contribution exceeding 90%, while the contribution of chrysophytes was generally higher in oligotrophic upper water. Additionally, the presence of a cold pool would tend to favor accumulation of diatom biomass and a bloom that occurred beneath the halocline would be beneficial to organic matter sinks, which suggests that a large part of the phytoplankton biomass would settle to the seabed and support a rich benthic biomass.     

早全新世白令海北部陆坡沉积环境快速变化

理解增暖背景下海洋环境的演化过程是海洋学和气候学一项重要的研究内容。在地质时期,地球经历了多次增暖时段（包括早全新世）,这为认识海洋环境演化过程提供了重要参考。早全新世全球气候经历了快速增暖,并伴随着冰原融化和海平面快速上升,对包括白令海在内的高纬边缘海的沉积过程和海洋环境产生显著影响。白令海发育宽阔的大陆架,毗邻北美大陆,接受来自育空河、阿纳德尔河和库斯科维姆河物质的供给。目前我们对白令海如何响应早全新世气候的认识还存在明显不足。本研究对位于白令海北部陆坡LV63-19-3岩心沉积物中陆源碎屑组份进行了高分辨率调查,结合沉积年龄模型,研究了早中全新世（距今11.7～5.5 ka）白令海北部陆坡陆源沉积演化过程。研究结果显示,在距今11.5～11 ka,白令海北部陆坡沉积速率高达392.9 cm/ka,在距今约9.7 ka以后降至17.2 cm/ka。在距今11～10.7 ka,发现一层厚约40 cm的暗色纹层状沉积层。在高沉积速率时段,沉积物平均粒径较细,距今9 ka以来平均粒径逐渐增大。主微量元素分析结果表明,陆源碎屑沉积物母岩性质以长英质沉积物为主,并存在少量火山碎屑源贡献。白令海北部陆坡高沉积速率事件对应于冰原融水脉冲（MWP）-1B事件（距今11.4～11.1 ka）,并导致白令海陆坡硅质生产力勃发。在距今11～10.7 ka研究区春夏季海冰覆盖增加抑制表层水体氧供给,夏、秋季持续冰川融水和高表层生产力进一步加剧了水体层化和海洋内部消耗,共同促进了纹层状沉积层的形成。距今9 ka以来白令海季节性海冰活动增强,但是陆源碎屑物质质量累积速率则逐渐减小,表明随着海平面上升,供给到研究区的陆源物质减少。我们认为早全新世白令海北部陆坡沉积环境快速变化是海平面、冰融水脉冲事件和季节性海冰活动共同作用的结果,实际上受高纬日射量、北美大陆冰原融化和全球气候变化控制。     

白令海特征区域的表层沉积硅藻分布及其古海洋学意义

对白令海表层沉积物样品进行硅藻分析,共鉴定硅藻30属56种(含变种),并确定17种硅藻新记录,其中包括Kisseieviella carina等3种化石种。白令海表层沉积物中的硅藻优势种为Neodenticula seminae,Fragilariopsis cylindrus和Fragilariopsis oceanica,在白令海北部陆坡深水区附近以Neodenticula seminae为主,而在白令海北部陆架以Fragilariopsis cylindrus和Fragilariopsis oceanica为主。对硅藻结果进行聚类分析,可以划分出3个硅藻组合,硅藻组合Ⅰ代表海冰种硅藻组合,组合Ⅱ代表受阿拉斯加流影响的大洋浮游硅藻组合,组合Ⅲ代表上述两个硅藻组合之间的过渡组合。Fossula arctica是17种硅藻新记录之一,首次记录于白令海表层沉积物中,其百分含量分布趋势与Fragilariopsis cylindrus和Fragilariopsis oceanica的相近,在白令海北部陆架为11.7%~17.1%,而在陆坡深水区附近明显减少,是继Fragilariopsis cylindrus和Fragilariopsis oceanica之后白令海又一海冰指示种,并有望成为一种有效的海冰变化替代物运用于晚第四纪以来白令海海冰进退历史研究。